Введение к работе
Актуальность исследований. Известно, что растения рода Lilium L. не склонны к самопроизвольному умножению числа хромосом ни в природе, ни в культуре. Сорта-полиплоиды единичны в мировом сортименте этого рода, поэтому искусственная полиплоидизация имеет важное значение.
Многие виды и сорта лилий обладают крупными генеративными побегами и цветками, поэтому при получении полипоидов чаще хотят получить растения не столько с эффектом гигантизма, сколько с другими ценными признаками, такими как более плотные (толстые) листочки околоцветника и листьев, прочные, крепкие стебли, обуславливающие пряморослость цветоносного побега и более долгую сохранность их в срезке, устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды, в том числе к вирусным болезням, более высокая продуктивность. Тетраплоиды необходимы для получения триплоидов, а также очень перспективны в селекции при отдаленной гибридизации. Многие триплоиды, полученные в результате отдаленных скрещиваний и считавшиеся ранее неперспективными для селекции вследствие стерильности, оказались способными завязывать семена при опылении тетраплоидами (Schenk, 1987). Несмотря на то, что вопросами полиплоидизации лилий в мире занимаются более полувека (Emsweller, 1946, 1949; Darby, 1965), в России подобные работы очень малочисленны (Матвеева, 1980).
Так как многие виды и сорта лилий не имеют аромата, окраска их околоцветников играет большую роль в процессе опыления для привлечения насекомых, влияя на семенную продуктивность растений. Кроме того, пигменты околоцветников (антоцианы и каротиноиды) представляют значительный интерес для пищевой промышленности как потенциальное сырье для производства естественных красителей. Однако в настоящее время пигментный состав околоцветников изучен слабо. Известно, что околоцветники растений-полиплоидов имеют более интенсивную окраску (Матвеева, 1980). Поэтому актуален поиск перспективных видов и сортов лилий - источников ценных пигментов в околоцветниках - для их полиплоидизации и использования в селекции.
Цель и задачи исследований. Цель работы - создание полиплоидов лилий и совершенствование методов их идентификации, выявление пигментного состава околоцветников у некоторых видов и сортов для пополнения ассортимента травянистых поликарпиков новыми хозяйственно-ценными формами.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
получить полиплоиды методами митотической и мейотической полиплоидизации с последующей их идентификацией;
выявить информационно значимые метрические характеристики устьич-ного аппарата для косвенного метода оценки уровня плоидности у лилий;
усовершенствовать методику подсчета хромосом на давленых препаратах из корешков лилий для определения уровня плоидности;
оптимизировать методику проращивания ценных семян лилий in vitro;
исследовать пигментный состав листочков околоцветника лилий.
Научная новизна. Получены полиплоидные формы и гибриды лилий путем митотической и мейотической полиплоидизации. Впервые изучена вариабельность длины замыкающих клеток устьиц для прогноза и оценки уровня плоидности у лилий. Предложены новые методические подходы для оценки эффективности различных способов предфиксационной обработки растительного материала при приготовлении давленых препаратов для подсчета числа хромосом. Выявлены наиболее простые и эффективные способы предобработки корешков лилий для подсчета числа хромосом на давленых препаратах и усовершенствованы некоторые из них. Для повышения выхода ценных сеянцев оптимизирован способ проращивания гибридных семян на безгормональной питательной среде in vitro. Получены новые данные по пигментному составу листочков околоцветника и выявлены наиболее ценные виды и сорта лилий по данному признаку.
Практическая значимость. Усовершенствованы методики получения и идентификации полиплоидов лилий на различных этапах. Выявлены ценные виды и сорта, являющиеся источниками капсантина, капсарубина и цианидин-3-рутинозида, перспективные для использования в качестве пищевых красителей.
Положения, выносимые на защиту:
Мейотическая полиплоидизация с использованием сортов-тетраплоидов 'Foggia' и 'Nove Cento' с последующим проращиванием семян in vitro позволяют обогатить генофонд лилий ценными полиплоидными формами.
Метрические данные замыкающих клеток устьиц листьев лилий с учетом их вариабельности позволяют повысить эффективность работы по выявлению полиплоидов на начальных этапах исследований.
Для подсчета числа хромосом у гибридов и форм лилий оптимальна комбинированная предфиксационная обработка цитологического материала, сочетающая обработку растворами мутагенов и охлаждение.
Некоторые виды и сорта лилий с красными (L. buschianum и L. ритйит) и бордовыми ('Summer Night', 'Забава') околоцветниками являются ценным сырьем для получения каротиноидов (капсантина и капсорубина) и антоцианов (цианидин-3 -рутинози да).
Апробация результатов работы. Результаты исследований докладывались и публиковались на конференциях молодых ученых (Санкт-Петербург, 2006; Белгород, 2006; Владикавказ, 2007), межрегиональной конференции «Биоразнообразие - от идеи до реализации» (Тамбов, 2007), всероссийских научно-практических конференциях «Биотехнология как инструмент сохранения биоразнообразия растительного мира» (Белгород, 2008), «Химия и технология растительных веществ» (Сыктывкар-Уфа, 2008), международных научных конференциях «Цветоводство без границ» (Харьков, 2006), «Биологические науки. Секция молодых ученых, студентов и специалистов» при РАЕ (Москва, 2007), международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы ботаники и методики преподавания биологии» (Белгород, 2007).
По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, 3 из которых в изданиях, рекомендуемых Перечнем ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 155 страницах текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, практических рекомендаций, содержит 26 таблиц, 31 рисунок. Список используемой литературы включает 218 источников, в том числе 64 - иностранных.
